نظرة إجمالية/ دفن CO₂^(**)



لو أن إبطاء معدل تراكم ثنائي أكسيد الكربون في الجو كان أمرا سهلا لكنا بدأنا فيه بالفعل، ولو كان أمرا مستحيلا لكنا نعمل الآن من أجل التكيف مع عواقبه. والواقع أن تحقيق ذلك ليس بالأمر الهين، ولا هو بالأمر المستحيل، وإنما هو بين هذا وذاك. فإنجاز هذه المهمة أمر ممكن بوسائل نمتلكها بالفعل، ولكن ذلك لا يعني بالضرورة أنه عمل سهل، أو منخفض الكلفة، أو بعيد عن الجدل.



ولو استطاع المجتمع الدولي أن يجعل من أولوياته خفض انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون، وهذا ـ في رأيي ـ ما ينبغي أن يقوم به للحد من مخاطر الدمار البيئي في المستقبل، فإنه سيتعين علينا استخدام استراتيجيات متعددة على الفور. فسيكون علينا أن نركز جهودنا على استخدام الطاقة بكفاءة أكبر، والاستعاضة عن الوقود الأحفوري (الفحم، النفط، الغاز الطبيعي ـ وهي المصادر الأولية لثنائي أكسيد الكربون الجوي الذي هو من صنع الإنسان) بمصادر الطاقة المتجددة غير الكربونية، أو الطاقة النووية. كما سيتعين علينا استخدام منهجية أصبحت تحظى باهتمام متزايد، وهي: احتجاز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه، أو حجزه تحت الأرض بدلا من إطلاقه في الغلاف الجوي. فليس هناك ما يحتم انبعاث ثنائي أكسيد الكربون في الهواء. لقد جعلنا من الغلاف الجوي مستودعا رئيسيا لنفاياتنا، لأن التخلص من نواتج الاحتراق بوساطة المداخن الضخمة، وأنابيب صرف عوادم المحركات، ومداخن المباني هو أبسط الحلول وأقلها كلفة على المدى القصير. ويتمثل الجانب المشرق في المسألة في أن التقانة اللازمة لاحتجاز الغاز وخزنه موجودة فعلا، وأنه يمكن التغلب على العقبات التي تحول دون تنفيذها.

حجز ثنائي أكسيد الكربون^(***)

تنتج من احتراق أنواع الوقود الأحفوري كميات ضخمة من ثنائي أكسيد الكربون. ومن حيث المبدأ، يمكن تركيب المعدات اللازمة لاحتجاز هذا الغاز حيثما تُحرق هذه الهيدروكربونات، غير أن بعض المواقع تكون أكثر ملاءمة لهذا الغرض من غيرها.



فإذا كانت سيارتك تستهلك غالونا من الوقود لكل 30 ميلا، وقدر لك أن تقطع بها 10000 ميل حتى العام القادم، فإنك ستحتاج إلى شراء 330 غالونًا ـ نحو طن ـ من الغازولين. ولكن إحراق هذه الكمية من الغازولين يؤدي إلى انبعاث ثلاثة أطنان من ثنائي أكسيد الكربون من ماسورة عادم السيارة. ورغم أن احتجاز ثنائي أكسيد الكربون قبل خروجه من السيارة وإعادته إلى محطة التزود بالوقود أمر يمكن التفكير فيه، فإنه لا يبدو أن ثمة طريقة عملية لإنجاز هذه المهمة. ومن ناحية أخرى، فمن الأكثر سهولة أن نعمل على احتجاز ثنائي أكسيد الكربون المنبعث من محطة ثابتة لتوليد الكهرباء تعمل بإحراق الفحم.



لا غرابة إذًا أن تركز الجهود التي تبذل حاليا على هذا النوع من المحطات، التي تعد مصدرا لربع الانبعاثات العالمية من ثنائي أكسيد الكربون. فمحطة طاقة كبيرة جديدة تعمل بالفحم (بقدرة 1000 ميغاواط)، تنتج ستة ملايين طن من الغاز سنويا (أي ما يعادل الانبعاثات الصادرة عن مليوني سيارة). ويمكن أن يتضاعف الناتج الإجمالي العالمي (وهو ما يعادل إنتاج 1000 محطة كبيرة تقريبا) في العقود القليلة القادمة مع إنشاء الولايات المتحدة، والصين، والهند، وبلدان أخرى كثيرة محطات جديدة لتوليد الطاقة، لتحل محل المحطات القديمة [انظر الشكل في الصفحة 47]. ومع ظهور محطات الفحم الجديدة في ربع القرن القادم، يمكن تصميمها هندسيا بحيث تقوم بترشيح ثنائي أكسيد الكربون الذي كان سيتصاعد عبر المداخن.



محطة مستقبلية لتوليد الكهرباء من الوقود الأحفوري^(****)



وتستطيع أي شركة لتوليد الكهرباء تخطط للاستثمار في إنشاء محطة جديدة تعمل بالفحم أن تختار بين نوعين من أنظمة الطاقة، وثمة نوع ثالث يجري تطويره ولكنه لم يتوافر بعد. ويمكن تعديل هذه الأنظمة الثلاثة لاحتجاز الكربون. وفي محطات الطاقة البخارية التقليدية التي تعمل بالفحم يجري إحراق الفحم بالكامل في خطوة واحدة في الهواء: فالحرارة المنبعثة تحول الماء إلى بخار تحت ضغط مرتفع، يدير عنفة (تربينة) بخارية تولد الكهرباء. وفي إحدى الصور غير المعدلة لهذا النظام ـ والذي كان عماد صناعة الطاقة من الفحم في القرن الماضي ـ يخرج خليط الغازات الناتجة من الاحتراق من مدخنة طويلة ويكون ضغط هذا الخليط بعد نزع الكبريت منه مساويا للضغط الجوي. ولا يشكل ثنائي أكسيد الكربون إلا 15 في المئة من غاز المدخنة. وتتكون معظم الغازات الأخرى من النتروجين وبخار الماء. ولتعديل هذه التقانة من أجل حجز ثنائي أكسيد الكربون، يمكن أن يشيد المهندسون برجا للامتصاص ليحل محل المدخنة، فتلامس الغازات الناتجة من الاحتراق في هذا البرج قطيرات من مواد كيميائية تسمى الأمينات تمتص ثنائي أكسيد الكربون دون غيره من الغازات. وفي عمود تفاعل ثان يعرف ببرج التجريد stripper tower يجري تسخين الأمينات السائلة لتحرير ثنائي أكسيد الكربون المركز وإعادة توليد المادة الكيميائية الماصة لاستخدامها من جديد.

وفي النظام الآخر المتوافر لتوليد الكهرباء من الفحم، والذي يعرف باسم وحدة الدورة المجمّعة لتغويز الفحم coal gasification combined-cycle unit، تبدأ العملية بإحراق الفحم جزئيا بوجود الأكسجين في غرفة تغويز لإنتاج غاز صنعي synthetic gas or syngas ـ يتكون أساسا من الهدروجين وأحادي أكسيد الكربون المضغوطين. وبعد نزع مركبات الكبريت والشوائب الأخرى، تقوم المحطة بإحراق الغاز الصنعي في الهواء في عنفة غازية ـ وهي محرك نفاث معدَّل ـ لإنتاج الكهرباء. ويستفاد من حرارة الغازات العادمة الخارجة من العنفة الغازية في تحويل الماء إلى بخار، يوجه إلى عنفة بخارية لتوليد طاقة إضافية، ثم يخرج عادم العنفة الغازية من المدخنة. ولاحتجاز الكربون الخارج من مثل هذه المحطة، يضيف الفنيون بخار الماء إلى الغاز الصنعي لتحويل معظم أحادي أكسيد الكربون إلى ثنائي أكسيد الكربون وهدروجين. ثم يقوم نظام الدورة المجمعة بعد ذلك بترشيح ثنائي أكسيد الكربون قبل إحراق الغاز المتبقي، بعد أن أصبح معظمه مكونا من الهدروجين، لتوليد الكهرباء من عنفة غازية وأخرى بخارية.





وتعتمد الطريقة الثالثة لتوليد الكهرباء من الفحم، والتي تسمى طريقة الحرق الأكسجيني للوقود، على إنجاز عملية الإحراق بالكامل في الأكسجين بدلا من الهواء. وفي إحدى صور هذه الطريقة ينجز الاحتراق في خطوة واحدة بإحراق الفحم في الأكسجين، فينتج من ذلك غاز خال من النتروجين، يتكون من ثنائي أكسيد الكربون وبخار الماء فقط، وهما من المكونات التي يسهل فصلها. وثمة صورة أخرى يجري فيها تعديل نظام الدورة المجمعة لتغويز الفحم باستخدام الأكسجين، بدلا من الهواء، في عنفة غازية لإحراق خليط أحادي أكسيد الكربون والهدروجين الخارجين من وحدة التغويز⁽²⁾. وتجري هذه العملية من دون المرور بخطوة التفاعل الانتقالي فلا ينتج منها إلا ثنائي أكسيد الكربون وبخار الماء. إلا أنه لم تتوافر حتى الآن مواد البناء التي يمكن أن تتحمل درجات الحرارة المرتفعة التي تنشأ عن الاحتراق في الأكسجين بدلا من الهواء. ويبحث المهندسون الآن فيما إذا كان خفض درجة حرارة العملية بإعادة تدوير عوادم الاحتراق يمكن أن يسمح لهم بالالتفاف على القيود المتعلقة بمواد البناء.



قرارات صعبة^(*****)

إن تعديل الأنظمة من أجل احتجاز ثنائي أكسيد الكربون لا يؤدي إلى زيادة تعقيد العملية ورفع تكلفتها بصورة مباشرة فحسب، بل إنه يحد أيضا من كفاءة استخلاص الطاقة من الوقود. وبعبارة أخرى، فإن عملية الحجز الآمن للنواتج العرضية لاحتراق الكربون تعني استخراج المزيد من الفحم من المناجم وحرقه. ويمكن توفير جانب من هذه التكاليف إذا استطاعت محطة توليد الطاقة عزل الكبريت الغازي في الوقت نفسه وخزنه مع ثنائي أكسيد الكربون، فتتجنب بذلك جزءا من النفقات الكبيرة لمعالجة الكبريت.





ويعمل المديرون التنفيذيون لمحطات الطاقة على تعظيم الأرباح طوال عمر المحطات، الذي قد يصل إلى 60 سنة أو أكثر، لذا يتحتم عليهم الأخذ بالحسبان كلفة الالتزام بقوانين البيئة الحالية، بل وبالقوانين التي ستسنّ في المستقبل. ويعرف المديرون أن التكاليف الإضافية لاحتجاز ثنائي أكسيد الكربون قد تكون أقل كثيرا في محطات الدورة المجمّعة لتغويز الفحم منها في المحطات التقليدية. وتكون عملية إزالة ثنائي أكسيد الكربون عادة أقل كلفة تحت الضغوط المرتفعة، كما يحدث في عملية الغاز الصنعي، لأنه يحتاج إلى معدات أصغر حجما. لكنهم يدركون أيضا أن عدد مصانع التغويز التي تعمل الآن قليل، وهي مقامة بغية العرض فقط، فاختيار التغويز كبديل سوف يتطلب إنفاق المزيد على المعدات الاحتياطية لضمان الموثوقية. ومن هنا، فإن الإدارة إذا راهنت على عدم اضطرارها إلى دفع تكلفة انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون إلا في مرحلة متأخرة من عمر المحطة الجديدة، فإنها قد تختار استخدام محطة تقليدية تعمل بالفحم، رغم أنها قد تكون من النوع الذي يمكن تعديله في وقت لاحق لاحتجاز الكربون. ومع ذلك، فإذا تراءى لها أن التوجيهات الحكومية المتعلقة بحجز ثنائي أكسيد الكربون سوف تطبق خلال عشر سنوات أو نحو ذلك، فإنها قد تفضل استخدام محطة لتغويز الفحم.

ولتعرف ما يمكن أن تسببه التكلفة الإضافية لحجز الكربون من عبء مادي يقع على منتجي الفحم، ومشغلي محطات الطاقة، ومالكي البيوت المستهلكين للكهرباء، يمكن اختيار تقدير معقول للتكلفة ثم قياس الآثار. وطبقا لحسابات الخبراء، فإن التكلفة الإضافية الإجمالية لاحتجاز واختزان طن من ثنائي أكسيد الكربون في محطة تعمل بنظام الدورة المجمّعة لتغويز الفحم سوف تصل إلى نحو 25 دولارا (والواقع أنها قد تصل إلى ضعف هذا الرقم في المحطة البخارية التقليدية التي تستخدم التقانة الحالية. وفي كلتا الحالتين، فإن التكلفة ستنخفض عندما تتوافر تقانة جديدة).



وثمة اختلاف كبير في نظرة كل من منتج الفحم، ومشغل محطة الطاقة، ومالك البيت إلى التكلفة البالغة 25 دولارا. فمنتج الفحم سوف يعتبر أن عبئا إضافيا يبلغ نحو 60 دولارا لكل طن من الفحم يُفرض لغرض احتجاز واختزان الكربون المنبعث، سوف يرفع تكلفة الفحم المسلم لزبون محطات الكهرباء إلى ثلاثة أضعافها، ويجعل مالك محطة قوى جديدة تعمل بالفحم يواجه ارتفاعا في تكلفة الطاقة قد يصل إلى 50 في المئة، وستقوم المحطة بتحميل هذا العبء المادي على عاتق الشبكة، لتصل إلى نحو 2 سنت لكل كيلوواط/ ساعة زيادة على التكلفة الأساسية وهي 4 سنتات لكل كيلوواط/ ساعة تقريبا. أما مالك البيت، الذي يشتري الكهرباء المولدة من الفحم وحده، والذي يدفع الآن 10 سنتات لكل كيلوواط/ ساعة في المتوسط، فسيشعر بزيادة في تكاليف الكهرباء تصل إلى الخمس (هذا إذا جرى تقاضي التكلفة الإضافية وقدرها 2 سنت لكل كيلوواط/ ساعة مقابل الاحتجاز والاختزان دون زيادة في رسوم النقل والتوزيع).



الخطوة الأولى

والخطوات المستقبلية^(******)

بدلا من الانتظار إلى حين إنشاء محطات طاقة جديدة تعمل بالفحم للبدء باحتجاز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه، فقد بدأ كبار رجال الأعمال باستخدام هذه العملية في المرافق القائمة التي تنتج الهدروجين للصناعة أو تقوم بتنقية الغاز الطبيعي (الميثان) لأغراض التدفئة وتوليد الكهرباء. وتولد هذه العمليات في الوقت الراهن تيارات مركزة من ثنائي أكسيد الكربون. وتتضمن عمليات التصنيع المخصصة لإنتاج الهدروجين والمتوضعة في مصافي النفط ومصانع الأمونيا، نزع ثنائي أكسيد الكربون من خليط ذي ضغط مرتفع من ثنائي أكسيد الكربون والهدروجين مع ترك ثنائي أكسيد الكربون ينطلق في الجو. ويتعين على مصانع تنقية الغاز الطبيعي نزع ثنائي أكسيد الكربون لأن الميثان سيتجه إلى ناقلة للغاز الطبيعي المسيل ويجب أن يكون خاليا من ثنائي أكسيد الكربون الصلب البارد (الثلج الجاف) الذي يمكن أن يتسبب في انسداد النظام، أو لأن تركيز ثنائي أكسيد الكربون أعلى (أكثر من 3 في المئة) من الحد المسموح به في التوزيع على شبكة الغاز الطبيعي.



ويدرس قطاع صناعة النفط والغاز اليوم العديد من مشاريع حجز ثنائي أكسيد الكربون باستعمال تلك المصادر. إن إنتاج الهدروجين وتنقية الغاز الطبيعي هما المنطلقان الأوليان لحجز الكربون بالكامل في محطات الطاقة؛ وينتج عالميا في هاتين الصناعتين نحو 5 في المئة من ثنائي أكسيد الكربون الناتج من توليد الطاقة الكهربائية.



واستجابة للطلب المتزايد على النفط المستورد لتزويد المركبات بالوقود، اتجهت بعض البلدان، كالصين، إلى الفحم لاستعماله خاما لإنتاج وقود صنعي يستعمل بديلا من الغازولين والديزل. ويعد ذلك، من منظور التغيرات المناخية، خطوة إلى الوراء، لأن حرق الوقود الصنعي القائم على الفحم بدلا من الغازولين في القيادة مسافة معينة يطلق تقريبا ضعف كمية ثنائي أكسيد الكربون، إذا أخذت في الحسبان الانبعاثات الصادرة عن أنابيب تصريف العادم ومصانع الوقود المحضر صنعيا. ففي إنتاج الوقود المحضر صنعيا من الفحم يتحول نصف الكربون الموجود في الفحم فقط إلى وقود في النهاية، في حين ينطلق النصف الآخر إلى الجو من المحطة. ويمكن أن يعدل المهندسون تصميم محطة الوقود المحضر صنعيا من الفحم بحيث يساعد على حجز انبعاثات ثنائي أكسيد الكربون من المحطة. وقد تسير السيارات مستقبلا بالكهرباء أو بالهدروجين الخالي من الكربون المستخلص من الفحم في محطات الطاقة التي يجري فيها حجز ثنائي أكسيد الكربون.

خطط بديلة لخزن ثنائي أكسيد الكربون^(*******)



يمكن أيضا توليد الكهرباء من الوقود الحيوي، وهو مصطلح يعبر عن أنواع الوقود التجارية المشتقة من المواد النباتية: كالمحاصيل والمخلفات الزراعية، ونفايات صناعة الخشب والورق، وغاز مقالب القمامة. وإذا ما تجاهلنا الوقود الأحفوري المستخدم في حصر المواد النباتية وتصنيعها، فإن تبادل الغازات بين الغلاف الجوي والأرض سيصبح متوازنا لأن كمية ثنائي أكسيد الكربون المنطلقة من محطة طاقة تقليدية تعتمد على المواد الحيوية تعادل تقريبا الكمية المنزوعة من الغلاف الجوي بفعل البناء الضوئي أثناء نمو النبات. ولكن الطاقة الحيوية يمكن أن تفعل ما هو أفضل من ذلك. فلو زودت هذه المحطات بمعدات حجز الكربون، وأعيدت زراعة نباتات مكافئة للكتلة الحيوية التي جرى حصادها، فستكون النتيجة النهائية هي تنقية الهواء من ثنائي أكسيد الكربون. ومما يؤسف له أن انخفاض كفاءة البناء الضوئي يحد من فرص تنقية الغلاف الجوي بسبب الحاجة إلى مساحات واسعة من الأراضي لزراعة الأشجار أو المحاصيل. ومع ذلك، فإن تقانات المستقبل قد تغير ذلك. وقد يصبح ممكنا في وقت ما التخلص من ثنائي أكسيد الكربون بكفاءة أكبر باستخدام النباتات الخضراء وحجز ثنائي أكسيد الكربون من الهواء بطريقة مباشرة بإمراره فوق مادة كيميائية ماصة، مثلا.



خزن ثنائي أكسيد الكربون^(********)

بطبيعة الحال، لا يمثل احتجاز الكربون إلا نصف المهمة. فعندما يقوم أحد مرافق توليد الكهرباء ببناء محطة تعمل بالفحم قدرتها 1000 ميغاواط ومصممة لتحتجز ثنائي أكسيد الكربون، فإن هذا المرفق يحتاج إلى مكان للخزن الآمن لستة ملايين طن من الغاز ستولدها المحطة كل عام طوال فترة بقائها. ويرى الباحثون أن أفضل الأمكنة لذلك في معظم الحالات هي تكوينات الصخور الرسوبية الموجودة في باطن الأرض والتي تضم ثقوبا مملوءة حاليا بالماء المالح. ولكي تكون هذه المواقع ملائمة، فإن الوضع الأمثل هو أن تكون موجودة على أعماق كبيرة تحت أي مصدر لماء الشرب، أي على عمق 800 متر على الأقل تحت سطح الأرض. وعند هذا العمق، يكون الضغط أكبر بثمانين مرة من قيمة الضغط الجوي، وهو ضغط مرتفع إلى درجة تجعل ثنائي أكسيد الكربون المحقون والمضغوط موجودا في الطور «فوق الحرج» supercritical phase ـ وهو طور له تقريبا نفس كثافة الماء المالح الذي يحل محله في التكوينات الجيولوجية. ويُعثر أحيانا أيضا على النفط الخام أو الغاز الطبيعي في تكوينات الماء المالح حيث يكون هذان العنصران قد تغلغلا في الماء المالح قبل ملايين السنين.



ويمكن التعبير عن كميات ثنائي أكسيد الكربون التي تضخ في باطن الأرض بوحدة «البرميل»، وهي وحدة الحجم القياسية التي تمثل 42 غالونا والمستخدمة في صناعة النفط. وفي محطة تعمل بالفحم معدلة لاحتجاز الكربون تصل قدرتها إلى 1000 ميغاواط، يخزن سنويا نحو 50 مليون برميل من ثنائي أكسيد الكربون الموجود في الطور فوق الحرج ـ أي نحو 100000 برميل يوميا. وبعد 60 سنة من تشغيل المحطة، سوف تبلغ الكمية المحتجزة تحت سطح الأرض نحو ثلاثة بلايين برميل (نصف كيلومتر مكعب). وتبلغ مساحة حقل النفط الذي تصل قدرته الإنتاجية إلى ثلاثة بلايين برميل ستة أضعاف مساحة أصغر الحقول التي يطلق عليها في هذه الصناعة اسم الحقول «العملاقة»، والتي يوجد منها نحو 500 حقل. ويعني ذلك أن كل محطة معدلة كبيرة تعمل بالفحم سوف تحتاج إلى أن يرافقها مستودع عملاق لخزن ثنائي أكسيد الكربون. ومن هذه الحقول العملاقة للنفط، جاء نحو ثلثي النفط الذي أنتجه العالم حتى اليوم (والبالغ قدره ألف بليون برميل). وهكذا فإن هذه الصناعة تملك فعلا قدرا كبيرا من الخبرة فيما يتعلق بحجم العمليات المطلوبة لخزن الكربون.



سيكون أول المواقع التي تنشأ لاحتجاز ثنائي أكسيد الكربون هي تلك التي يمكن أن تحقق ربحا. ومن هذه المواقع حقول النفط القديمة التي يمكن أن يحقن فيها ثنائي أكسيد الكربون لزيادة إنتاج النفط الخام. وتستفيد هذه العملية، التي يطلق عليها عملية استخراج النفط المعززة، من حقيقة أن ثنائي أكسيد الكربون المضغوط مناسب كيميائيا وفيزيائيا لإزاحة النفط المتبقي في ثقوب الطبقات الجيولوجية بعد المراحل الأولى للإنتاج والذي يصعب استخراجه. وتستخدم في هذه العملية مكابس ضخمة لدفع ثنائي أكسيد الكربون في النفط المتبقي في المكامن، حيث ينتج من التفاعلات الكيميائية نفط خام معدل ينتقل بسهولة أكبر خلال الصخر المسامي باتجاه آبار الإنتاج. ويعمل ثنائي أكسيد الكربون، بصفة خاصة، على خفض التوتر السطحي البيني للنفط الخام ـ وهو شكل من أشكال التوتر السطحي يحدد كمية الاحتكاك بين النفط والصخر. وهكذا، يبعث ثنائي أكسيد الكربون حياة جديدة في الحقول القديمة.





واستجابة لتشجيع الحكومة البريطانية للجهود التي تبذل من أجل احتجاز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه، تقترح شركات النفط مشاريع احتجاز مبتكرة في محطات الطاقة التي تعمل بالغاز الطبيعي تقترن بمشاريع لاستخراج النفط بالطرق المعززة في الحقول الواقعة تحت بحر الشمال. وفي الولايات المتحدة، يمكن للجهات القائمة على تشغيل هذه الأنواع من الحقول أن تحقق أرباحا الآن مع أنها تدفع بين 10 و 20 دولارا عن كل طن من ثنائي أكسيد الكربون المسلم عند البئر. ومع ذلك، فإذا استمرت الزيادة في أسعار النفط، فمن المحتمل أن ترتفع قيمة ثنائي أكسيد الكربون المحقون لأن استخدامه يساعد على إنتاج سلعة ذات قيمة أكبر. ويمكن أن يؤدي هذا التطور في الأسواق إلى توسع كبير في مشاريع احتجاز ثنائي أكسيد الكربون.

ومن المرجح أن تمضي عملية احتجاز الكربون في حقول النفط والغاز جنبا إلى جنب مع الخزن في تكوينات الماء المالح العادية، لأن هذه البنى الأخيرة أكثر شيوعا. ويتوقع الجيولوجيون إيجاد قدرة خزن طبيعية تكفي لاستيعاب جزء كبير من ثنائي أكسيد الكربون الذي سيمكن احتجازه من الوقود الأحفوري الذي سيحرق في القرن الحادي والعشرين.



مخاطر الخزن^(*********)

ثمة فئتان من المخاطر التي يتعين مواجهتها عند اختيار المستودع المقترح للخزن: التسرب التدريجي والتسرب المفاجئ. فالانطلاق التدريجي لثنائي أكسيد الكربون يؤدي فقط إلى عودة بعض هذا الغاز الحابس للحرارة إلى الهواء. وعلى العكس من ذلك، فإن الانطلاق السريع لكميات كبيرة من هذا الغاز، قد تترتب عليه نتائج أسوأ من عدم خزنه. ويتعين لاستصدار تصريح لعملية الاختزان، إقناع واضعي القواعد التنظيمية بأن التسرب التدريجي لا يمكن أن يحدث إلا بمعدل بطيء جدا وأن احتمال التسرب المفاجئ بعيد للغاية.



ورغم أن ثنائي أكسيد الكربون لا يتسبب عادة في أي أضرار، فإن انطلاق هذا الغاز بكميات كبيرة وبسرعة يثير القلق؛ لأن التركيزات العالية منه يمكن أن تكون قاتلة. ويذكر المخططون تماما الكارثة الطبيعية الرهيبة التي حدثت عام 1986 في بحيرة نيوس بالكاميرون: فقد تسرب ثنائي أكسيد الكربون البركاني النشأة ببطء إلى قاع البحيرة، التي تقع في فوهة بركان. وفي إحدى الليالي حدث تقلب مفاجئ لقاع البحيرة تسبب في إطلاق ما بين 000 100و000 300 طن من ثنائي أكسيد الكربون خلال ساعات قليلة؛ فتدفق الغاز، وهو أثقل من الهواء، إلى واديين وأدى إلى اختناق 1700 شخص في القرى المجاورة ونفوق آلاف من رؤوس الماشية. ويعكف العلماء على دراسة هذه المأساة للتأكد من عدم وقوع حادث مماثل يتسبب فيه الإنسان. وسوف يسعى واضعو القواعد التنظيمية المتعلقة بتصاريح الخزن إلى الحصول على ضمانات بعدم انتقال التسربات إلى فراغات محصورة في جوف الأرض يمكن أن تتسبب في الانطلاق المفاجئ للغاز.



وقد يكون الخطر الذي يشكله التسرب التدريجي على الحياة ضئيلا، غير أنه يمكن أن يقضي على الأهداف المناخية المتعلقة بحجز الكربون. لذلك، يقوم الباحثون بدراسة الحالات التي يمكن أن ينتج منها تسرب بطيء. إن ثنائي أكسيد الكربون، الذي يطفو فوق الماء المالح، يتصاعد حتى يصطدم بطبقة جيولوجية حابسة (قلنسوة صخرية) ثم لا يرتفع أكثر من ذلك.



ويشبه ثنائي أكسيد الكربون الموجود في تكوين مسامي مئات البالونات المملوءة بغاز الهليوم، في حين تشبه القلنسوة الصخرية التي تعلوه خيمة السيرك. يمكن لأحد البالونات أن ينفذ إذا كانت الخيمة ممزقة أو كان سطحها مائلا بحيث يسمح بوجود ممر يتيح للبالون التحرك إلى الجانبين وإلى الأعلى. وسوف يتعين على الجيولوجيين البحث عن صدوع في القلنسوة الصخرية يمكن أن تسمح بالتسرب، وتحديد قيمة ضغط الحقن الذي يمكن أن يتسبب في تصدع القلنسوة الصخرية. كما سيكون عليهم أيضا تقييم السريان الأفقي الشديد البطء لثنائي أكسيد الكربون إلى خارج مواقع الحقن. وغالبا ما تكون التكوينات الرسوبية على شكل فطائر رقيقة تشغل مساحات شاسعة. وإذا حقن ثنائي أكسيد الكربون بالقرب من منتصف الفطيرة بميل خفيف، فإنه قد لا يصل حتى الحافة في عشرات الآلاف من السنين. ويعتقد الباحثون أنه بحلول ذلك الوقت سيكون معظم الغاز قد ذاب في الماء المالح أو احتجز في المسام.



وحتى إذا كانت جيولوجية الأرض مواتية، فإن استخدام تكوينات الخزن في الأمكنة التي توجد فيها آبار قديمة يمكن فعلا أن يثير مشكلات. لقد حُفر أكثر من مليون بئر في تكساس مثلا، وملئ عدد كبير منها بالأسمنت وأصبح مهجورا. ويخشى المهندسون من أن الماء المالح المحمل بثنائي أكسيد الكربون، وهو ماء حمضي، قد يجد طريقه من إحدى آبار الحقن إلى بئر مهجورة، فيعمل بعد ذلك على تآكل السدادة الأسمنتية ويتسرب إلى السطح. ولمعرفة نتيجة ذلك، يقوم الباحثون حاليا بتعريض الأسمنت للماء المالح في المختبر ويحصلون على عينات من الأسمنت القديم من الآبار. ويقل احتمال حدوث هذا الخلل في التكوينات الكربوناتية عنه في تكوينات الحجر الرملي. فالأولى تقلل من القدرة التدميرية للماء المالح.

ويجب على حكومات بلدان العالم أن تتخذ قرارات سريعة تتعلق بطول فترة الخزن. وتسفر الحلول التي تطرحها قواعد السلوك البيئي ومبادئ علم الاقتصاد التقليدي عن نتائج مختلفة لهذه المسألة. فقد تستند السلطات إلى قاعدة صارمة للسلوك البيئي تهدف إلى الحد من تأثير الأنشطة التي تنفذ اليوم في الأجيال القادمة، فترفض، مثلا، التصريح بإقامة مشروع للتخزين يقدر أنه سيحتجز ثنائي أكسيد الكربون لمئتي سنة فقط. وقد تسترشد هذه السلطات بدلا من ذلك بقواعد علم الاقتصاد التقليدي، فتوافق على المشروع نفسه استنادا إلى أنه بعد مئتي سنة من الآن، في عالم أكثر ذكاء، ستكون قد استحدثت تقانات متقدمة للتخلص من الكربون.



سوف تكون الأعوام القليلة القادمة حاسمة في تطوير طرائق احتجاز وخزن ثنائي أكسيد الكربون، وذلك مع ظهور سياسات تساعد على جعل الإقلال من انبعاث ثنائي أكسيد الكربون عملا مربحا ومع البدء في إصدار التصاريح اللازمة لمواقع الخزن. وعندما يقترن ذلك بتوظيف استثمارات كبيرة من أجل تحسين كفاءة استخدام الطاقة، وإيجاد مصادر للطاقة المتجددة، وربما للطاقة النووية، يمكن للالتزامات المتعلقة باحتجاز ثنائي أكسيد الكربون وخزنه أن تحد من مخاطر الاحترار العالمي. •





المؤلفRobert H. Socolow


أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضائية في جامعة پرينستون. يدرِّس في كل من كلية الهندسة والعلوم التطبيقية، وكلية وودرو ولسون للشؤون العامة والدولية. تلقى <سوكولو> تعليمه في مجال الفيزياء. وهو الآن باحث رئيسي مشارك (مع اختصاصي علم البيئة في مبادرة الجامعة للتخفيف من آثار الكربون بدعم من شركتي بريتيش پتروليوم(BP) وفورد، وهي مبادرة تركز على الإدارة العالمية للكربون، واقتصاديات الهدروجين وحجز الكربون الأحفوري. وفي عام 2003 منحته الجمعية الفيزيائية الأمريكية جائزة ليو زيلارد للمحاضرين.

أعجبنيلم يعجبني

جميل اووووووووووووووووووووووى

رائــــــــــــــــــــــــــع

جميل

مشكوررررررررررررر

مشكورررررررررررمشكور على هذا الموضوع الرائع






_________________



-- قد تنموا الصداقه لتصبح حبا ولكن لا
يتراجع
الحب ليصبح صداقه

شكرا على الموضوع الجميل هذا بكل ما يحتويه من تفاصيل
يسلمووووووووووووو





_________________



-- قد تنموا الصداقه لتصبح حبا ولكن لا
يتراجع
الحب ليصبح صداقه